脉冲编码调制-XZ.ppt

第四章 脉冲编码调制 一、脉冲编码调制(PCM)基本原理 1.概述 (1)、概念： 是将模拟信号变成数字信号的编码方式，以实现通信系统的数字化传输 (2)、框图 2.抽样定理 一、低通抽样定理（基带信号） 1、定理： 一个频谱限制在（0，fH）内的连续信号，唯一 地被均匀间隔为不小于1/2fH秒的样值序列所确定。 fs = 2fH时，称为奈奎斯特速率 二层含义： ⑴ 若每秒钟对信号均匀取样不小于1/2fH 次，所得 样值序列含有全部信息 ⑵ 利用该样值序列，可不失真地恢复原来的信号 二、带通抽样定理（频分多路，截波电话） 最高频率f H，最高频率f L ，限带(f L ， f H)，带宽为B 1. fH=NB时 2. fH≠NB (fH= NB+MB) 时 由图可见，使频谱无混叠，则必须使 事实上不发生频谱混叠要求 ， 软件无线电中常取 ， 上式中 缝隙宽度为 ，N 则 ，对滤波器矩 形特性要求 。 3、实际抽样的问题 1、信号往往不是频带受限的基带信号（混叠现象）。 2、取样脉冲总有一定宽度（理想的是一个冲激）， 即脉宽总是具有一定持续时间。 3、实际抽样： ① 自然抽样（曲顶抽样） ② 平顶抽样 平顶抽样＝理想抽样＋（矩形）脉冲成形网络 其中   存在孔径失真 解调时采用的抽样保持电路引入了失真项，为了使输出信号最大，一般取 。接收端必须采用滤波器： 进行频率补偿，抵消失真 4、量化 量化定义：幅值上的离散化 模型： 连续幅度值的无限数集合 ? 离散幅度值的有限数集合 分类： 矢量量化 量化器输入为连续幅度的随机矢量（N维）: 量化器的输出是离散幅度的矢量: 称为重建码本或码本，L称为码本尺度。 N维随机矢量空间 ? L个子空间 ，各对应 于一个重建矢量 。 矢量量化的数学描述为： 矢量量化的基本问题同样是计算量化误差（失真度量，常用均方误差、加权均方误差、线形预测失真度等）与设计最佳量化器。 平均每维的均方误差定义为 （5-12） 与量化前后两矢量间的欧氏距离（范数）的平方成正比。 最佳量化的条件： 条件一（找距离最近的码本），量化过程应符合下述条件： 若 ， ，  则 即量化器能选出失真最小（距离最近）的矢量。 条件二，设计 集合，并分割子空间，使各个子空间 中的总平均失真 最小。（Voroni子空间法） （5-13） 一般进行以下迭代求解： （1）给定一组初值 ； （2）分割子空间，若 ， ，则 ；（最近码本）　　（3）找出各子空间的质心： ；　　（4）计算 总平均失真度。　　（5）由 开始，重复（2）、（3）、（4），直到 （给定阈值），采停止迭代，求得 矢量最为重建码本。　　矢量量化比标量量化更接近率失真函数的界值 。用于低比特率的语音、图象压缩编码以及语音识别与合成技术中。 表5-1 最佳量化特性 表5-1 最佳量化特性（续表） 设输入信号x(t)在［-a, a］内均匀分布，即f(x)=1/2a, 则信号功率为： 量化信噪比为 非均匀量化的概念 对小信号用小阶距量化，减小 ，大信号时 用大阶距量化， 有所增大，但SNR仍可保持在额定 值上，这样的量化特性称为非均匀量化。 如何实现非均匀量化 压缩